紫外光譜法測定雙組分體系設(shè)計性實驗的教學實踐

聞 俊，周婷婷，范國榮(1.第二軍醫(yī)大學藥學院藥物分析學教研室，上海200433;2.上海市藥物(中藥)代謝產(chǎn)物研究重點實驗室，上海200433)

分析化學是藥學專業(yè)學生的化學基礎(chǔ)課程，對學生今后學習藥學專業(yè)基礎(chǔ)課程以及開展綜合性的藥學實驗提供了必要的理論基礎(chǔ)和實驗技能。作為基礎(chǔ)性實驗，在注重實驗操作規(guī)范性與準確性，掌握基本理論知識的同時，還應(yīng)該開設(shè)以分析問題和解決問題能力培養(yǎng)為主的設(shè)計性實驗，從傳統(tǒng)的被動式、驗證性實驗?zāi)Ｊ较蛑鲃訉W習、設(shè)計性實驗?zāi)Ｊ睫D(zhuǎn)變，讓學生學會思考，進而嘗試用不同方法解決同一問題以提高其思維能力，培養(yǎng)學生良好的藥學專業(yè)思維習慣，為其今后專業(yè)課程學習過程中信息搜集、獨立分析以及深入探究能力的培養(yǎng)打下良好的基礎(chǔ)。

根據(jù)本教研室在以往分析化學教學中所開展的“分析化學編程競賽”［1］和“紫外光譜設(shè)計性實驗”［2，3］的經(jīng)驗積累，在儀器分析實驗部分，針對臨床上使用的雙組分體系復(fù)方制劑開展“紫外光譜法測定雙組分體系設(shè)計性實驗”，要求學生根據(jù)自身學習興趣及所選擇的實驗對象特點，通過文獻查閱，撰寫實驗設(shè)計方案，在教師批改后選擇較為完善的實驗方案進行具體的實施，完成實驗報告。

1 實驗選題與教學準備

一個好的實驗對象往往能夠很大程度上的促進學生主動學習能力的提高，因此針對藥學專業(yè)本科生，我們沒有選擇模擬雙組分體系樣品，而是選擇了臨床常用的液體制劑作為實驗對象，它們分別是:復(fù)方苯甲酸醇溶液(含苯甲酸12%，水楊酸6%)、氯地滴眼液(含氯霉素0.213%，地塞米松磷酸鈉0.05%)、復(fù)方替硝唑溶液(含替硝唑0.02%，醋酸氯已定0.02%)。以上液體制劑組成簡單，臨床常用，便于學生了解背景知識，同時所有涉及的實驗操作均為前期實驗課程所掌握的內(nèi)容，摒棄了片劑等復(fù)雜的前處理過程等知識對設(shè)計性實驗所帶來的不便。根據(jù)文獻調(diào)研顯示，在以往的研究中以上3個復(fù)方體系含量測定方法各有側(cè)重，具有一定難度區(qū)分，適合不同學習程度的學生有選擇的進行實驗設(shè)計。

為了設(shè)計性實驗的順利進行，紫外光譜法的驗證性實驗教學中，就更需要教師加大投入，既要教會學生使用紫外可見分光光度計，為設(shè)計性實驗奠定操作基礎(chǔ);又要使學生理解單組分體系定量的做法，理解具體實驗步驟設(shè)置的內(nèi)涵。例如待測組分配制對溶劑的要求，選擇波長時所配制待測組分的濃度，含量測定時待測組分的稀釋倍數(shù)等，加深學生對具體實驗操作過程的認知程度，幫助他們在雙組分體系實驗設(shè)計過程中形成良好的思路。

2 實驗設(shè)計與方案確定

實驗方案要求學生在文獻查閱的基礎(chǔ)上，按照“實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟、可能遇到的問題及解決辦法、結(jié)果分析”5個部分進行撰寫。實驗設(shè)計過程一般利用課外時間進行，本實驗給了學生2個月的時間進行充分的設(shè)計。期間學生和教師就實驗方案的問題可以進行自由探討，學生提交的每一稿實驗方案，教師都充分修改，指出不足提出改進，然后由學生根據(jù)問題進一步查閱文獻或者書本進行方案的修正。

設(shè)計性實驗和驗證性實驗最大的不同在于實驗是一個從無到有的過程，因此教學的關(guān)鍵則是如何讓學生充分利用手頭資料，并且能夠基于紫外光譜的基本原理進行設(shè)計，而不是簡單的模仿文獻。所以教師的方案批閱則要體現(xiàn)師生互動而不是“一言堂”。為此我們沒有單純指出學生方案中的錯誤，而是對其內(nèi)容的不完善以問題的形式引導(dǎo)學生找到最佳答案。例如學生設(shè)計配制的供試品過濃，我們則會問“紫外光譜法的最佳吸光度范圍是多少?”，學生回答了0.2～0.7之后，我們會繼續(xù)要求學生按照公式計算一下適合濃度。學生參考文獻的方案列出的等吸收波長值，教師則會詢問“尋找等吸收點的思路應(yīng)該怎樣設(shè)計?是先確定水楊酸的等吸收點還是先確定苯甲酸的測定波長?”等。這個互動的過程將紫外光譜定量分析的基本理論和解決實際問題聯(lián)系起來，讓學生在現(xiàn)有掌握的知識基礎(chǔ)上進一步完善實驗方案，引導(dǎo)他們用科學的思維方式和扎實的理論基礎(chǔ)去解決實際問題，在分析歸納過程中，突破常規(guī)思維的束縛，激發(fā)學生主動學習的興趣，提高獨立分析問題、解決問題的能力。

以往有研究認為設(shè)計性實驗應(yīng)該注重實驗設(shè)計思想而不是實驗操作步驟，但是作為基礎(chǔ)性的化學實驗，實驗設(shè)計思想是通過具體實驗步驟去完成，而具體的實驗步驟中間又包含了實驗思想的滲透，因此教師在批閱實驗方案時，并不單純看學生實驗設(shè)計思想上的優(yōu)劣，而是應(yīng)該根據(jù)其實驗步驟判斷其設(shè)計是否合理、可靠、具有操作性。

3 結(jié)果評價與方案實施

通過教師對實驗方案的批閱以及和學生的交流討論，每組學生都對自己的實驗設(shè)計有了充分的認識和了解，并且也通過以上過程了解了實驗設(shè)計過程中需要注意的問題，特別是采用紫外光譜法進行實驗時需要注意的關(guān)鍵因素。而對于部分實驗設(shè)計方案較優(yōu)，涵蓋了分析方法學驗證的學生來說，還訓練了他們一定的藥物分析專業(yè)思維能力。所以成績評價不應(yīng)該單獨根據(jù)學生最終上交的實驗方案定奪，應(yīng)該綜合初稿的內(nèi)容、中間修改稿的情況以及最終稿的可實施性綜合評價，即考慮學生本身學習程度的高低，也評價在設(shè)計性實驗過程中學生主動學習能力的提高程度，以及探究精神、表達能力等其他相關(guān)綜合素質(zhì)的提升，較為準確的評定了學生在設(shè)計性實驗過程中所學會的知識。由于實驗課時較少，實驗實施則是擇優(yōu)在每個實驗對象的方案中挑選1到2組學生利用課余時間完成。

4 學生反饋與今后改進

除了實驗方案批閱過程中獲得學生對知識了解程度的反饋以外，學生也對本次設(shè)計性實驗開設(shè)形成了自身的認識。從獲得研究對象和實驗要求，到實驗設(shè)計與方案完善，到最終付諸實施，設(shè)計方案的形成與完善在整個設(shè)計性實驗中所占的比重最大，投入的心血也最多。不斷的修改完善設(shè)計方案是以問題為載體在教師和學生之間進行傳遞，形成了以問題為中心的教學過程，學生通過教師對方案的質(zhì)疑，結(jié)合雙組分定量分析的目的與要求，根據(jù)文獻及參考書籍的理論知識，尋找答案修正實驗設(shè)計。這種以問題為導(dǎo)向，以設(shè)計方案為主要內(nèi)容，以實驗實施為檢驗效果的自主學習過程，除了一些知識的鞏固外，更重要的是學會并訓練了如何針對實際問題形成研究思路，如何查閱文獻擬定實驗方案，并逐步使其更加合理。教師作為指導(dǎo)者，協(xié)助學生在設(shè)計過程中，加強主動學習能力，運用基本原理去解決實際問題。

但是在本設(shè)計性實驗實施過程中也出現(xiàn)了一些問題需要今后改進。首先是概念問題，學生對采用紫外光譜法測定雙組分體系的實驗設(shè)計，其著手點比較模糊，相關(guān)概念理解不夠透徹。這要求教師強調(diào)學生首先需要吃透基本原理后，才能著手進行實驗方案設(shè)計;其次是“量”的概念把握不夠，理論與實際脫節(jié)，樣品配制較為隨意。因此要求教師應(yīng)該在文獻閱讀過程中給予更多的關(guān)注，從源頭教會學生如何根據(jù)問題尋找解決辦法;第三是實驗實施的小組偏少，學生對設(shè)計和實驗都表現(xiàn)出很高的熱情，但是考慮到實驗總體情況與教學安排，只能選擇較為優(yōu)秀的實驗小組進行具體的實驗操作。今后教師要優(yōu)化課程安排，在實驗方案完善的基礎(chǔ)上，盡可能多的安排學生對自己的方案進行實施，逐步充實、發(fā)展和完善，在分析化學實驗中摸索出適合的設(shè)計性實驗教學模式。

［1］ 朱臻宇，張東春，柴逸峰，等.分析化學編程競賽前后學員心態(tài)分析［J］.藥學教育，2002，18(4):52.

［2］ 陸 峰，汪學昭，范國榮，等.藥物分析設(shè)計性實驗的心理學思考［J］.藥學教育，2004，20(2):33.

［3］ 徐漢啟，張衛(wèi)軍，呂婭男，等.紫外光譜法測定阿司匹林及水楊酸雙組分體系含量的方法學比較［J］.藥學服務(wù)與研究，2004，4(2):147.